Cálculo del tamaño del amortiguador

Los datos requeridos para calcular el tamaño de un amortiguador de pulsaciones son:

“dv” = volumen de líquido que tiene que almacenar el amortiguador (en el apartado de descripción de los diferentes tipos de bombas dosificadoras se vera la relación de “dv” con   la cilindrada de cada una de los tres tipos de bombas mas comúnmente utilizadas).

“P1” y “P2” son los valores de presión mínimo y máximo que se aceptan en la instalación.

Veamos un ejemplo: Si la presión teórica o de trabajo de un circuito es “Pt” y se pide que la oscilación de la presión no sobrepase de +,- el 5% de esta presión los valores de P1 y P2 serán;

P1 = Pt - ( 5/100 )xPt, y P2 = P t+ ( 5/100 )xPt

Nota: La presión teórica de trabajo se entiende a la existente a la salida de la bomba

Con los parámetros conocidos de dv ,P1 y P2 ya se puede calcular el tamaño Vo del amortiguador

De la ley de compresión de los gases ( mas adelante matizaremos esta ecuación para la aplicación que nos ocupa) en condiciones isotérmicas o ley de Boyle, obtenemos la siguiente igualdad;

Po x Vo = P1 x V1= P2 x V2= Cte.   (1)

Si,              V1= Vo – v,        y  v=0.1xVo

tendremos            V1 = 0.9xVo        (2)                       

y también,           V2 =V1- dv          (3)

finalmente de la (1) y (2) se obtiene                            Po=0.9xP1          (4)

De las igualdades; (1) (2)(3)y(4) sacaremos la siguiente:

 PoxVo=P2xV2 ; 0.9P1xVo=P2x(V1-dv) =P2(0.9Vo-dv)     despejando la igualdad subrayada se obtiene finalmente  la fórmula:      

                                                                    P2 x dv

                                                        Vo= ------------------

                                                                0.9 ( P2-P1)

Esta es la fórmula teórica simplificada para calcular el volumen del amortiguador de pulsaciones  en función de ; dv, P1 y P2

Hemos dicho antes que por norma  la presión de carga de gas “Po” = 0.9P1,esta  relación entre Po y P1 se adopta para evitar el vaciado total del líquido del amortiguador en cada ciclo de trabajo. El vaciado total de líquido del amortiguador conlleva a que el botón adherido en la vejiga golpee contra el fondo interno del amortiguador. Este golpeteo repetido en cada ciclo podría dañar la vejiga, además ,las posibles variaciones de temperatura ambiental harían modificar el valor inicial de precarga del gas y con ello el dv teórico calculado podría ,o bien no llegar a introducirse en su totalidad ,o bien no llegar a vaciarse del todo del amortiguador.            

La igualdad expuesta anteriormente (1) PoxVo=P1XV1= ------  en la práctica no se cumple ya que cuando se comprime un gas éste se calienta y cuando se expansiona se enfría (efecto nevera)

Este fenómeno se produce, tanto con el Nitrógeno como con el aire comprimido, gases utilizados para la precarga de los amortiguadores ( el aire comprimido se utiliza en precargas inferiores a 10 Bar y siempre que no haya incompatibilidad, por eventual contacto con el líquido del circuito)

La ecuación (1) se transforma en;             g     g

                                                          PoxVo=P1xV1= ---------    g= coeficiente de calores específicos del gas a presión y a volumen constantes respectivamente. Para la mayoría de gases, g = 1.41 Esta constante es también teórica  y en la practica no se cumple, el valor mas adecuado para g es de 1.25

Para no extendernos en el cálculo aplicando esta nueva constante y no alargar este artículo emplearemos una constante que se aplicara a la fórmula antes expuesta.

                                                    P2 x dv                 

                                     Vo= ------------------------

                                              0.8x0.9x(P2-P1)

Esta fórmula se puede utilizar en prácticamente la mayoría de aplicaciones requeridas en la industria. El resultado que se obtenga con esta fórmula rara vez coincidirá con   los volúmenes estándar del fabricante del amortiguador; a excepción de aplicaciones muy exigentes podemos recomendar la utilización del tamaño estándar inmediato inferior al volumen determinado, y ello, obviamente por razones de precio.

Nota: No hemos tenido en cuenta la posible variación de temperatura ambiental o del propio líquido del circuito, que evidentemente modificaría el valor de la presión de hinchado. Si el amortiguador se suministra con carga de gas, ésta se efectúa a la temperatura de aprox. 20ºC (hay que tener en cuenta que por cada 10ºC de variación de la temperatura la presión del gas varia  aprox. un 3%).